C++ 的程式結構

Hello World

這是一份會在執行後輸出 "Hello World" 文字的程式碼，接下來將以這份程式碼為例探討 C++ 的程式結構。

#include <iostream>

int main() {
    std::cout << "Hello World";
}

標頭檔

在上面範例程式的第一行，語法如下：

#include <標頭檔名稱>

標頭檔的作用是引入這一份程式碼用需要用到的「功能」，像是這份程式需要使用「輸入輸出功能」那我們就可以：

#include <iostream>

如果需要「數學相關功能」就可以：

#include <cmath>

以此類推。

但是，在程式寫得越來越多時，我們通常會需要很多很多的標頭檔，而且新手常常會忘記哪個功能的標頭檔是什麼。

#include <cmath>
#include <iostream>
#include <stack>
#include <queue>
#include <vector>
#include <time>
#include <threads>
// 更多標頭檔...

幸運的是 GCC ( GUN Compiler Collection ) 有提供一個好用的標頭檔，可以幫你一次引入所有常用的功能，那就是 bits/stdc++.h：

#include <bits/stdc++.h>

於是我們可以把我們的程式碼改成這樣：

#include <bits/stdc++.h>

int main() {
    std::cout << "Hello World";
}

在台灣，我們通常稱它為「萬用標頭檔」。

主函式

範例程式碼的第 3 ~ 5 行都算是主函式的範圍，語法如下：

int main() {
    // 這份程式碼主要要做的事情
}

主函式的功能就是告訴 C++ 這份程式碼「主要的部分」在哪裡（所以這東西叫做主函式），以範例程式碼來說，程式要輸出一段 "Hello World" 的文字，就要把輸出 "Hello World" 的部分寫在主函式裡面：

int main() {
    std::cout << "Hello World";
}

關於括號的作用是什麼、前面的 int 又有什麼作用將會在以後的 函式 章節詳細介紹，目前讀者只需要知道把主要的程式碼片段放在 {} 裡面就行了！而 cout 這個語法的更多使用方式也會在下個單元做更詳細的介紹。

命名空間

命名空間的主要功能就是幫一些函式或物件（可以先把他們當作一個語法）做分類，主要是為了防止名稱衝突，像是範例程式碼使用的：

std::cout

std 就是他的命名空間，而 cout 是本身的名稱，如此一來，C++ 就知道我們要使用的是 std 命名空間底下的 cout 功能。

#include <bits/stdc++.h>

int main() {
    std::cout << "Hey!\n";
    std::cout << "How are you?\n";
    std::cout << "I'm fine, thanks you!\n";
    std::cout << ":>\n";
}

面對這種情況，C++ 也提供了一個更簡潔的作法：

using namespace std;

上面這段程式碼的功能是讓 C++ 省略所有 std 的命名空間，於是程式碼可以改成這樣：

#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main() {
    cout << "Hey!\n";
    cout << "How are you?\n";
    cout << "I'm fine, thanks you!\n";
    cout << ":>\n";
}

這樣就可以省略所有 std 的命名空間了！

分號

每行 C++ 程式碼中，用來「直接執行」的都需要加上分號，因為 C++ 其實不是用換行來判斷每段程式碼，也就是說，只要加上分號就算把大部分的程式碼都縮成一行也可以！

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std; int main () {cout << "Hello "; cout << " World";}

不過，為了讓程式碼更好閱讀，通常不會選擇這麼做。

執行順序

C++ 會以由上而下的方式執行程式碼，也就是說，如果交換每行的順序，執行結果將會不同。

cout << "I";
cout << " love ";
cout << "APCS Guide";

// 輸出：I love APCS Guide

cout << "APCS Guide";
cout << " love ";
cout << "I";

// 輸出：APCS Guide love Ｉ

雖然應該要用 APCS Guide love me 文法才正確。

縮排

在程式碼中，常常會看到這種，看起來像是一個「很大的空白」的部分，像下面程式碼 cout 前面的那段：

int main() {
    cout << "Hey";
}

這個很大的空白，實際上就叫做「縮排」，縮排的用途就是表達「層級關係」，進而讓程式更容易閱讀，通常可以使用鍵盤上的 tab 鍵打出來。而上面的例子中，縮排表達的就是 cout 是在 main() 函式裡面的。

但有些新手還是喜歡寫沒有縮排的程式碼：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
cout << "Hello World\n";
cout << "Hello World\n";
cout << "Hello World\n";
}

雖然縮排在現在看來可能微不足道，但當你的程式越來越複雜時，有沒有使用縮排程式碼可讀性看起來就會差非常多，因此建議讀者在一開始就可以養成這樣的習慣。